Immagine SEM (Microscopia Elettronica a Scansione) di una fibra composita rinforzata con grafene

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E SE AGGIUNGO IL GRAFENE?

Il dottorando David Novel ci racconta il suo lavoro di ricerca su micro e nano-fibre

15 maggio 2016
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E SE AGGIUNGO IL GRAFENE?
di David Novel
Dottorando presso il Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica (DICAM) dell’Università di Trento.

Al Laboratory of Bio-inspired and Graphene Nanomechanics, di cui il professor Nicola Pugno è direttore e presso il quale sto frequentando il dottorato di ricerca, si prende ispirazione dalle soluzioni e dai materiali che la natura ha creato: si cerca di migliorarli o di replicarli per trovarne applicazioni ingegneristiche. Collaboro inoltre con il professor Alessandro Pegoretti del Polymers and Composites Laboratory del Dipartimento di Ingegneria Industriale dove ho sviluppato una ricerca, nata nell’ambito della mia tesi magistrale in Ingegneria dei materiali dal titolo Design and Production of micro/nanofibers with graphene reinforcement.

Ho trovato molto affascinante studiare i materiali alla scala tra il micro e il nano perché si scoprono moltissimi fenomeni inaspettati. Questo mi ha spinto dopo la laurea a continuare gli studi con il dottorato, anche per l’amore per la ricerca che ti fa affrontare sfide e argomenti nuovi quasi ogni giorno. Inoltre, mi ritengo molto fortunato ad avere la possibilità di frequentare questi laboratori e di studiare la natura, in particolar modo le cose che fin da piccolo mi hanno attratto come ragni, cavallette o lucertole.

Il grafene ha suscitato un grande interesse fin dalla sua scoperta per mano di Gejm e Novoselov (premi Nobel per la Fisica 2010). Affascinante per i non esperti è anche il metodo molto semplice con cui si è riusciti a isolare un singolo foglio di grafene per la prima volta: della grafite è stata esfoliata meccanicamente usando del banale nastro adesivo; ciò ha certamente contribuito a creare la storia del grafene e la sua attrattiva. Fin da subito gli scienziati hanno iniziato a riscontrare delle proprietà meccaniche, termiche ed elettriche mai misurate prima ed è questo che ne ha determinato il successo scientifico.

Sul mercato si possono già acquistare diversi prodotti che contengono del grafene al loro interno: dalle racchette da tennis alle ruote per bici da corsa. Tuttavia, per quanto non sia difficile inserire il grafene in svariati materiali, riuscire a controllare le proprietà che risultano dalla sua aggiunta non è scontato: mi occupo anche di questo nella mia ricerca di dottorato.

Sto studiando l’influenza che ha il grafene nei nano-materiali e nelle nano-fibre, dove la sua aggiunta diventa un fattore critico. A questo si è unita la sfida di riuscire a testare fibre sottilissime, al limite della visibilità per l’occhio umano; questi studi potrebbero trovare applicazione nella realizzazione di tessuti funzionali e intelligenti.

Ho studiato come agivano due diversi tipi di funzionalizzazioni del grafene e il loro effetto di rinforzo e deformazione delle fibre. Solitamente nei compositi si parla di adesione o meno del rinforzo, io sono riuscito a ricondurre questo effetto a delle evidenze microscopiche di morfologia delle fibre. Questo è stato possibile grazie alla scelta delle fibre che, per loro stessa costituzione, evidenziano certi fenomeni che non sarebbe stato possibile osservare in campioni “bulk” o macroscopici.

Dopo solo qualche mese dall’inizio del dottorato ho avuto, con grande soddisfazione, l’opportunità di presentare questa mia ricerca con un poster alla conferenza internazionale “Graphene 2016”, che quest’anno è stata organizzata a Genova. Qui ho avuto la possibilità di conoscere ricercatori da tutto il mondo e la comunità scientifica che si occupa del grafene nelle sue svariate applicazioni. Ho finalmente collegato le firme degli articoli che leggevo ai volti degli autori delle pubblicazioni e questo è stato utile perché mi ha anche permesso di interagire con qualcuno di loro.

La conferenza è stata un ottimo momento per condividere le difficoltà che ho incontrato nel mio lavoro e cercare, ma anche proporre, delle soluzioni che magari sono note ma vengono utilizzate in altri ambiti a cui non si guarda. Per esempio, ho sentito un intervento che mi ha fornito l’esatta risposta a una domanda che mi ponevo da tempo. Certe conoscenze sono parte di skill e abilità sperimentali avanzate che vengono dette “en passant” e non sono riportate nei testi classici o negli articoli.

La conferenza internazionale “Graphene 2016” si è tenuta dal 19 al 22 aprile a Genova e ha premiato la ricerca di David Novel come “Best Poster Prize” con il libro e la dedica di Mildred Dresselhaus, Presidential Medal of Freedom 2014 e pioniera negli studi sul carbonio.
Il premio rientra in una ristretta rosa di Poster di dottorandi che sono stati selezionati dalle varie sessioni tra i quasi 300 poster presentati.